第1章 综述

1.1 引言

近年来，随着多媒体业务和移动互联网的发展，无线通信系统向宽带化和移动化方向迅速发展。伴随着这种发展趋势，无线通信系统在占有带宽、传输速率和频谱效率等方面的要求越来越高。与此同时，为了适应不同的应用场景的需要，无线通信还朝着多元化的方向发展。面对新的挑战，全球各无线通信标准化组织纷纷通过演进和革新空中接口技术，以满足新的技术需求。

在移动通信领域，3GPP和3GPP2分别提出各自的演进路线。其中，3GPP标准化，一方面采用从WCDMA到高速分组接入（HSPA）再到HSPA+的中期演进路线。该路线中，演进系统更多得考虑对WCDMA的后向兼容性，其多址传输技术仍然沿用CDMA；另一方面为了支持更宽带宽和更高频谱效率，制定了长期演进（LTE）路线。在该演进路线中，系统考虑部分后向兼容性，如3GPP LTE的采样频率可通过满足WCDMA采样频率倍/降频获得。而在多址传输技术方面，则完全摒弃了CDMA技术，下行采用正交频分多址（OFDMA）、上行采用单载波频分多址（SC-FDMA）以降低发射信号峰均比。3GPP2 标准化组织发起的无线通信系统演进路线，也包括两条分支，其一：从cdma2000到1xEV-DO Rev.A的短期演进；其二，采用从1xEV-DO Rev.B到1xEV-DO Rev.C（UMB）两阶段的空中接口演进（AIE）路线的长期演进。类似于3GPP标准演进，3GPP2 1xEV-DO Rev.A和Rev.B主要是基于cdma2000技术的增强，多址技术仍然采用CDMA。而1xEV-DO Rev.C多址传输是以OFDMA为主，只是在上行控制信令和低速率数据传输时支持CDMA方式，并且后者还为可选项。

在无线接入领域，2004年年末IEEE委员会制定了固定WiMAX（IEEE 802.16d）标准，并于2006年年初制定了移动WiMAX（IEEE 802.16e）标准。其中，IEEE 802.16d多址技术主要采用OFDM-TDMA，而IEEE 802.16e多址技术则以OFDMA为主。与此同时，针对完全应用于移动环境的宽带无线接入，IEEE委员会正在制定IEEE 802.20标准。不同于IEEE 802.16系列规范，IEEE 802.20系统在保持较高数据传输速率的同时，能够满足用户更高的移动性要求。此外，针对无线个域网的应用，IEEE委员会还在制定基于超宽带（UWB）无线技术的IEEE 802.15.3标准规范。另外，IEEE委员会正制定的无线区域网络（WRAN）标准IEEE 802.22。该标准采用认知无线电技术，可在不干扰其他授权用户的条件下，智能地利用VHF/USF频段的“频谱空穴”，以提高无线频谱资源的使用效率。

2008年2月，国际电信联盟（ITU）启动IMT-Advanced标准化工作，并于2008年6月WP5D迪拜会议确定了IMT-Advanced的最小技术需求。IMT-Advanced标准化工作的启动拉开了全球第四代无线通信标准化的序幕。针对ITU技术需求和时间表，各标准化组织都基于已有技术的基础，提出各自的IMT-Advanced演进方案，如3GPP提出从LTE到LTE+的演进方案，IEEE委员会则提出从802.16e到802.16m的演进路线，而3GPP2刚开始时也提出从UMB到UMB+的演进路线，但由于其主要倡导者高通公司的退出，最终导致该演进路线的终止。

本章主要介绍宽带无线移动通信系统演进过程，包括3GPP提出的从WCDMA到HSPA+，从LTE到LTE+；3GPP2提出的从cdma2000到1xEV-DO Rev.0/A/B，再到UMB；WiMAX提出的从IEEE 802.16d到IEEE 802.16e/j再到IEEE 802.16m等标准，IMT-Advanced的演进路线以及各系统采用的多址传输技术发展过程。另外，介绍了IEEE 802.15 无线个域网（WPAN），IEEE 802.20移动宽带无线接入（MBWA）和IEEE 802.22感知无线电等IEEE 802系列标准及相应的关键技术。此外，介绍国内外各公司和研究机构针对宽带无线移动通信所提的多址传输技术。最后，介绍本书的主要内容，以及各部分内容之间的联系。